Kontrollfolyamatok

Kontrollfolyamatok vagy kontrollrendszerek olyan dinamikus rendszerek, amelyekben a folyamatkimeneteket a bemeneti beavatkozásokkal szabályozzák annak érdekében, hogy a megadott célértékekhez közelítsenek vagy állandó értéken tartsák őket.

Az ilyen rendszerek alapvető elemei a mérő- vagy érzékelő eszközök, amelyek a kimenetet mérik, a szabályozó egység, amely a hibát (a kívánt és a tényleges kimenet közötti különbséget) értékeli, továbbá a végrehajtó eszközök, amelyek a szabályozó utasításait végrehajtják (például szelepek, motorok). A visszacsatolási hurkot a tényleges kimenet visszajuttatja a szabályozóhoz, amely ennek alapján korrigál.

A megközelítések között megtalálhatók a nyitott hurkú rendszerek (open-loop), amelyek nem használnak visszacsatolást, és a zárt hurkú rendszerek (feedback), amelyek a valós kimenetet figyelembe véve korrigálnak. A leggyakoribb szabályozóelek közé tartozik a PID-szabályozó, de gyakoriak a modellalapú szabályozások (pl. MPC), adaptív szabályozás és kaszkád szabályozás, valamint előzetes (feedforward) elemek.

A tervezéshez a folyamat dinamikája modellezése szükséges: időfüggő differenciálegyenletek, átviteli függvények vagy állapotterjedelmi formák. A stabilitás és a teljesítmény értékelése alapvető: közelítés a célértékhez, zavarok elnyomása, és a válasz jellemzői (beállási idő, túllépés, válaszidő). Gyakori mérnöki cél a robusztusság és a megfelelés a szabályozói követelményeknek.

Alkalmazási területek széles körűek: vegyipari és olaj- és gázipari folyamatok, gyártás, energia- és vízellátás, autóipari és élelmiszeripari folyamatok. Kihívások közé tartozik az időbeli késleltetés, zaj és mérési bizonytalanság, nemlineáris viselkedés, többváltozós rendszerek kezelése és a modellezés nehézségei.